מבין הפתרונות הטכניים הרבים המתאימים לקישוריות הקילומטר האחרון, אין אף לא פתרון אחד שמציע את היתרונות של FTTH. חשוב ביותר, FTTH היא טכנולוגיה בעלת אמינות מובנית. היא מבוססת על רשתות אופטיות פסיביות (PON) במקום על התקנים אקטיביים, שהם רגישים לכשלים ולהפסקות חשמל.

גם פתרונות של חוטים כדוגמת ADSL הם פסיביים, אך הם איטיים מדי ולא יכולים לספק את הביצועים הנדרשים. לעומתם, לסיבים האופטיים עצמם אין כל הגבלת מהירות, ועם הזמן אפשר לשדרג את המערכת האלקטרונית כדי לעקוב אחר השיפורים בטכנולוגיה. ברשתות PON, המערכות האלקטרוניות נמצאות רק במרכזת (central office) ובבית המשתמש (מודם) – לא בארונות שבצד המדרכה. בנוסף, קישור FTTH מספק השלמה אידיאלית ליישומי דור 5 (5G) שמתפתחים במהירות. הסיבים האופטיים הם הפתרון היחיד שיכול להתמודד עם רוחב הפס ועם זמן ההמתנה (latency) הנדרשים על ידי האינטרנט של הדברים (IoT).

וקיימים יתרונות סביבתיים נוספים, מאחר שחתימת הפחמן הדו חמצני (CO2) נמוכה באופן משמעותי ברשת פסיבית מאשר ברשת אקטיבית.

על אף יתרונות אלו, אירופה התעכבה במעבר מכבלי נחושת. אחת הסיבות לאיטיות זו נעוצה בעלות השדרוג של התשתית הקרקעית – עם השקעות CAPEX שמושתות על מפעילים, שהם בעלי דחף מועט בלבד לשדרג את רשתות הנחושת שלהם. בהיעדר כל חלופה אחרת, מפעילים לא מוצאים כל יתרון כלכלי בשדרוג הרשתות. ואף על פי כן, הייתה כבר התקדמות משמעותית באימוץ FTTH.

המדינות הנורדיות הובילו את הדרך מפני שלא היו כבולות לרשתות נחושת מסורתיות. ספרד ופורטוגל הובילו בתהליך של אימוץ התשתית הסיב אופטית, אך המצב כעת קופא על שמריו, כאשר קיימים נושאי משרות חזקים. כדוגמאות מייצגות אפשר לציין את איטליה וגרמניה, שמשהות את התהליך של אימוץ סיבים אופטיים.

מפעילים במכירה סיטונית: דגם עסקי מנצח

לפני שנת 2015, האימוץ של FTTH עוכב בשל העלות שהייתה כרוכה בהקמת רשתות פסיביות. בנוסף, המשקיעים היו מוגבלים כתוצאה מאי ודאויות לגבי פרישתם: בייחוד ביחס להיקף ההשקעות ולגבי חוסר ודאות לגבי ההחזר על ההשקעה (ROI).

הפתרון הגיע מצד רשויות ההסדרה ומעצבי המדיניות בצורת מודל עסקי של מכירה סיטונית שבו משקיעים ציבוריים ומשקיעים פרטיים יכולים להשקיע בעסקים חדשים שבבעלותם יש רשתות פסיביות והם מוכרים רק למפעילים במחיר שנתון לפיקוח. המדינות הנורדיות היו המקרים הראשונים, כאשר ראשויות מקומיות השקיעו ברשת של עצמן. Stokab הייתה החלוצה בשוודיה ואחריה החרו החזיקו רשתות באיטליה (Open Fiber), עם Onivia בספרד, Siro באירלנד ו- CutyFibre בבריטניה.

מודל זה של מכירה סיטונית מייצג צעד משמעותי לפנים בתמסורת של הקילומטר האחרון, מאחר שהוא מוסיף תחרות למגזר שבו במשך שנים ארוכות שלט מודל נושאי המשרה.

הנוף הטכנולוגי: תקנים מתפתחים בקישור FTTH

רשתות אופטיות פסיביות הן הבסיס לתשתית של חיבור נקודה לריבוי נקודות. בכיוון מורד הזרם (downstream) סיומת הקו האופטי (OLT) משדרת ברצף אותם הנתונים לכל היחידות ברשת האופטית (ONU). כל יחדה ברשת יכולה לפענח רק את חלקה בנתונים. בכיוון מעלה הזרם (upsream) ניתן לכל יחידה ברשת חריץ זמן שבמהלכו היא יכולה לשדר נתונים חזרה אל סיומת הקו האופטי. רק יחידה אחת ברשת יכולה להיות פעילה בנקודת זמן נתונה.

איור 1. ציר הזמן של טכנולוגיות הרשתות האופטיות הפסיביות וקצבי הקו התואמים

סיומות הקווים האופטיים במרכזת שמתזמנות באופן דינמי את מרווחי הזמן (time slot) צריכות להיות מאוזנות, ומרווחי זמן אלו לא צריכים להיות תלויים בתנאים מוסכמים. אימוץ השוק, אשר כולל זמני פיתוח ופרישה, מתרחש כחמש שנים לאחר מכן (איור 1). הקצב בקו עבור מעלה הזרם והקצב עבור מורד הזרם תלוי בדור של הרשת האופטית הפסיבית, שבה משתמשים (איור 2) וההתפתחות של פרוטוקולי FTTH עוקבת מאחור, לפי זמינותה של אלקטרוניקה מהירה יותר.

איור 2. ארכיטקטורה כללית של רשת אופטית פסיבית עם פרטים לגבי מעלה הזרם

סיבים אופטיים פרושים הם נכס שאמור להתקיים עשורים רבים, כך שהסיבים האופטיים שנפרשו לא משתנים במעבר מדור אחד לאחר. עם זאת, אפשר לשדרג את היחידות ברשת האופטית כאשר המפעיל משדרג התקן סיומת בקו האופטי. כך מתאפשר למפעילים לשדרג את הרשת שלהם באופן רציף, עם הזמן, תוך שהם עוקבים אחר צורכי הלקוחות שלהם.

פיתוחים עתידיים יתמקדו בהגדלת רוחב הפס (הן במעלה הזרם וגם במורד הזרם) ובהפחתת עקבת הפחמן לכל חיבור port (פתחה). תשתיות פסיביות טובות יותר באופן משמעותי מאשר תשתיות נחושת אקטיביות, פשוט בזכות העובדה שהן לא צורכות כל הספק. סביר להניח שרשתות אופטיות פסיביות מהירות יותר (HS-PON) יגיעו מהר מאוד לאחר שיופיעו רשתות אופטיות מהירות סימטריות של 25 ג’יגה סיביות (25GS-PON).

מסגרת עבודה של נציבות האיחוד האירופי עבור “העשור הספרתי” בשנות ה- 30

מטרות האיחוד האירופי לאימוץ תשתית FTTH נקבעו בתוכנית המכונה “עשור ספרתי”, ששם לו למטרה יעד שאפתני למדי, והוא לספק לכל בתי האב קישוריות Gigabit עד שנת 2030. בצד יעד זה, גם ההתנתקות מנחושת היא יעד מתקדם, אשר נסמך על יתרון הניטרליות שגלום בשימוש ברשת פסיבית.

ההתנתקות מנחושת היא גם חלק “מהעסקה הירוקה לשנת 2050” (Green Deal – 2050), אשר פועלת בשני מישורים: סבסוד הפרישה של סיבים אופטיים במקומות בהם ההשקעה תהיה תואמת להחזר, והסדרת המודל העסקי של מכירות סיטונאיות בלבד. לגבי התשתית הספרתית לבדה, לה יש יעד שאפתני ובו כיסוי של 100% מבתי האב עד שנת 2030.

בנוסף לקישוריות סיבים אופטיים, “העשור הספרתי” מגדיר תוכניות ברורות ושאפתניות עבור טווח של טכנולוגיות, כגון:

®     התמרה ספרתית של המגזר הציבורי ושל העסקים הפרטיים.

®     זהות ספרתית.

®     מחשוב קוונטי.

®     איזון מחדש של ייצור סיליקון.

®     ענן מחשוב לאומי מאובטח.

סיבים אופטיים לבית הם הטכנולוגיה התומכת מאחורי כל התוכניות האלו, והפיתוח של התקני הסיומת בקווים האופטיים הוא מרכיב קריטי. פלטפורמת האצת המחשוב Versal, עם התמיכה שלה בסנכרון צרורות (burst), היא הפלטפורמה המתאימה ביותר בהתקני סיומת אופטית.

איור 3. פלטפורמת האצת המחשוב Versal (ACAP), פלטפורמת מחשוב הטרוגנית ניתנת לתכנות בתוכנה באופן מלא, אשר מאפשרת שיפורי ביצועים דרמטיים.

פלטפורמת ACAP למחשוב ACAP:
הפלטפורמה המתאימה ביותר להתקני סיומת הקו האופטי ל- HTTP

Versal היא פלטפורמה ניתנת לתכנות, שמבוססת על טכנולוגיית 7 ננו מטר של TSMC, עם מקמ”שים שיכולים לפעול באופן טבעי עם עד 112 ג’יגה סיביות. את כל המקמ”שים (עד 140 במארז יחיד), אפשר לתכנת באופן עצמאי, והם יכולים לתמוך בקצבים הנדרשים ברשתות HSPON בהתקני OLT בריבוי חיבורי port. יש להם גם תאימות לאחור לקצבי OLT נמוכים יותר.

הפלטפורמה מתאימה באותה מידה ליישומי רשתות מוכרים יותר כגון Ethernet, לרבות כתובות MAC ותיקון שגיאות FEC, היא נתמכת באופן מלא לקישוריות עם התקנים אחרים או למחברים אופטיים ואפשר להשתמש בליבת הלוגיקה שלה הניתנת לתכנות כדי לממש כל פונקציונליות ייחודית שיכולה לבדל מוצרים.

יתרון מוגדר של המקמ”שים בפלטפורמת Versal היא היכולת למדוד את זמן ההשהיה (latency) הנגזר מהממשקים הטוריים בזמן הפעולה. כתוצאה ההתקן הופך להיות מעניין ביותר עבור יישומים בעלי חשיבות עליונה לתזמון (IEEE1588) שלא לציין את היכולת שלו לכלול הכל בהתקן יחיד, שניתן לתכנות חוזר בכל זמן.